[發明專利]正射鑲嵌線的自動選擇與正射影像無縫鑲嵌方法

有效

• 申請號: 200810048328.5
• 申請日: 2008-07-08
• 公開（公告）號: CN101303231A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 孫明偉;張祖勛;張劍清
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G06T5/50
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所
• 代理人: 劉榮

技術領域

本發明涉及正射影像鑲嵌線的自動選擇與正射影像無縫鑲嵌方法，用于測繪行業正射影像地圖生產，屬于遙感測繪領域。

背景技術

正射影像的制作過程中，在單張航空或遙感影像生成的單片正射影像上選擇鑲嵌線進行鑲嵌操作是一個重要步驟，國內現有正射影像(DOM)生產軟件一般是先給出鑲嵌線的初始位置，然后再人工修改鑲嵌線以避免穿過房屋，樹木等高出地面的地物或者灰度反差大的區域，如VirtuoZo，JX4等。國際上較為先進的DOM與True?Ortho(真正射影像)制作軟件Pixel?Factory，雖然已基本解決這一問題，但在實際應用中，依然存在一定問題。國際攝影測量學界對該問題的論述較少，在攝影測量手冊中，沒有提及到鑲嵌線的自動檢測算法。MartinKerschner提出利用twin?snakes算子選擇正射影像的鑲嵌線，從而榮獲2004年第20屆ISPRS大會U.V.HELAVA最佳論文獎，但其實驗結果主要針對森林地區，沒有城市地區房屋較為密集情況下的鑲嵌線檢測結果。目前航空數碼影像已經成為航測生產最主要的數據來源，其高重疊度，大比例尺特征極大增加了正射影像鑲嵌處理的工作量。鑲嵌線自動檢測的研究與解決無疑能提高DOM生產的效率與質量，對于測繪行業實現DOM的自動化生產具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用蟻群算法進行正射影像鑲嵌線自動選擇并進行正射影像的無縫鑲嵌的方法，該方法實現了測繪行業中DOM的自動化生產。

本發明提供的技術方案是，一種正射鑲嵌線的自動選擇與自動無縫鑲嵌方法，包括以下步驟：

1.在完成航空影像空三定向與數字地面模型(DEM)采集的基礎上，將原始影像進行正射糾正得到單片正射影像。每相鄰兩幅單片正射影像構成一個待鑲嵌的正射影像對；

2.將待鑲嵌正射影像對按地面坐標進行重疊，得到重疊區域的灰度差值圖像，房屋、樹冠等或者成像顏色反差大的地物會在差值圖像上以較亮的灰度特性表現出來，則差值圖像上的較亮區域即差值圖像灰度值大于30的區域為正射鑲嵌線的障礙區域；將進行單片正射糾正的待鑲嵌正射影像對按地面坐標進行重疊，然后對正射影像對的重疊區域逐象素利用公式(1)求取灰度差值，得到重疊區域的差值圖像。

g(x，y)＝|g₁(x，y)-g₂(x，y)|???????????????????????????(1)

其中g₁(x，y)與g₂(x，y)分別為兩幅待鑲嵌圖像在地面坐標x，y處的灰度值，g(x，y)為差值圖像上x，y處的象素灰度值。

由于高出地面的地物在糾正后的單片正射影像上仍存在投影差，并且投影差的大小還能反映地物高出地面的高度，因此將待鑲嵌的相鄰正射影像對根據地面坐標計算它們在重疊區域的差值圖像，差值圖像上較亮的區域就能夠反映高出地面地物的位置，并且地物成像顏色反差大的區域也會在差值圖像上反映出來。因此在差值圖像上較亮的區域就是正射鑲嵌線的障礙區域。

3.利用蟻群算法的正反饋，群體智能的啟發式搜索特性，在差值圖像中選擇避開障礙區域的最優路徑，即得到兩幅待拼接正射影像的鑲嵌線，利用鑲嵌線將正射影像對進行鑲嵌融合；

a)將兩幅待鑲嵌的正射影像按地面坐標重疊，則初始鑲嵌線應該是它們重疊區域的中心線，對于航空影像，可以將兩幅影像攝站連線的中垂線視為初始鑲嵌線。

b)根據重疊區域的差值圖像的灰度與初始鑲嵌線位置確定蟻群路徑點的初始信息素值。

正射影像的鑲嵌線需避開差值圖像上的較亮區域，可按灰度值大小設置信息素值，灰度越小，信息素越高，該路徑點被選擇的概率也就越高。在糾正后的正射影像上越靠近邊緣處，地物的投影差越大，而且分辨率也不如影像中心處。因此最終提取的鑲嵌線應盡可能的分布于初始鑲嵌線附近，不應偏離初始鑲嵌線太遠，因此可以設置信息素的向心性，使靠近初始鑲嵌線的路徑點信息素高。

c)基于路徑點的初始信息素，利用蟻群算法搜索最優路徑，過程如下：

1)將初始鑲嵌線的起點像素作為路徑搜索的起點放置一只螞蟻，螞蟻的備選路徑點為下一行像素(路徑點)上在當前點附近的若干個路徑點。

2)螞蟻根據信息素值按概率從備選路徑點中選擇一個路徑點作為下一個當前路徑點。重復該過程直到螞蟻到達路徑點的最后一行。

3)將螞蟻路徑表中記載的路徑點上的信息素更新。

4)重復1)-3)步，直至達到循環次數或者路徑收斂為止。